泡泡与泡沫是极为寻常的事物,却为物理、数学提供了丰富的对象和深刻的启发。
作者:李奇; 庄园; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2019年第01期
作为液化天然气运输船,FLNG船在世界范围内引起广泛关注。在FLNG载液运输的过程中,船体会受复杂海洋环境影响产生摇晃,船体运动会带动液舱内液体产生晃荡,同时这种晃荡现象反过来也会与船体运动产生耦合作用。由于船舶运动与液舱内液体晃荡耦合作用的重要性,该问题十分具有研究价值。该文主要应用CFD方法,同时对液舱内部与外部流场进行模拟。对规则波中带双液舱FLNG分段的液舱晃荡耦合运动问题进行研究。该文应用的求解器是课题组...
作者:刘聪; 王建华; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2019年第05期
船舶在波浪中行驶时,船体会在波浪力的作用下改变原有的航向。为了估计波浪对船舶操纵性能的影响,该文对波浪作用下的DTC(Duisburg Test Case)船模进行了计算,对船舶受到的平均波浪力进行了分析并与试验进行了对比。计算基于自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,利用VOF(Volume of Fluid)方法对自由液面求解,利用重叠网格技术和六自由度运动模块对船舶的波浪运动响应进行了计算,利用waves2Foam开源程序对数值波浪进行模拟。计算结果显...
作者:尹崇宏; 吴建威; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2016年第03期
随着CFD技术的发展和计算机运算能力的提高,CFD在船舶设计中发挥着越来越重要的作用。目前CFD对于船舶阻力的计算基本集中在模型尺度,一方面因为实尺度缺乏相关的实验数据,导致缺乏对实尺度高雷诺数下近壁面湍流模型和壁面函数的探索;另一方面也是因为在实尺度计算中,非定常特征更加明显,数值计算的复杂性会大大增加,传统的RANS方法处理起来较为困难。该文应用基于OpenFOAM开发的船舶与海洋工程水动力求解器naoe-FOAM-SJTU...
作者:赵伟文; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2015年第01期
该文采用基于开源代码计算流体力学工具包Open FOAM开发的船舶与海洋工程水动力学求解器naoeFOAM-SJTU,对一座Spar模型的硬舱部分进行了涡激运动的数值模拟。采用大涡模拟方法数值模拟了不同折合速度下Spar模型的涡激运动情况,并与Finnigan等[1,2]的模型试验结果作了对比和分析,证明了求解器naoe-FOAM-SJTU在模拟涡激运动方面的可靠性。
作者:王建华; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2018年第06期
自航船舶在复杂海浪环境下的运动可以直接反映船舶的航向保持能力。该文借助自主开发的船舶水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU,数值研究了自航船舶在首斜浪工况下的航向保持性能。数值计算中通过重叠网格技术结合多级物体运动模块实现船桨舵的复杂耦合运动求解,入射波浪通过自主开发的数值造波模块实现,并且开发了航向控制模块实现航向保持的数值模拟。通过计算得出了船舶在首斜浪工况下的六自由度运动、螺旋桨的推力和扭矩、舵角的历...
作者:邓迪; 付博文; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2019年第04期
涡激振动是造成立管疲劳破坏的最主要原因之一。目前,多数柔性圆柱涡激振动的数值模拟与模型试验,都是基于均匀流、剪切流和阶梯流等稳定流作用下,而振荡流作用下的柔性圆柱涡激振动研究相对较少。实际远洋深海情况下,细长柔性立管所处的海洋环境更为复杂,因而有必要深入研究复杂流场作用下的柔性圆柱涡激振动现象。该文采用切片法并基于开源Open FOAM平台开发的细长柔性立管流固耦合求解器viv-FOAM-SJTU,进行振荡流作用下细长柔性...
作者:陈泰文; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2018年第02期
在水下潜器的水动力性能数值模拟中,为了计算其静水阻力,研究尾部的分离流动,同时出于计算资源的考虑,常尝试使用混合RANS/LES方法。分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)方法是其中较常见的一种。基于剪切应力运输(shear stress transport,SST)模型的DES方法在近壁面区域采用基于SST模型的RANS方法,而在其他区域采用基于亚格子模型的LES方法。该文分别应用naoe-FOAM-SJTU求解器中SST-DES方法和SST-RANS方法模块,对水下潜...
作者:曹洪建; 万德成; 杨驰 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2013年第04期
;该文采用自主开发的非定常黏性流动问题求解器naoe.FOAM.SJTU,对三维溃坝波和直立方柱相互作用问题进行数值模拟。求解器naoe.FOAM.SJTU是基于开源代码OpenFOAM的数据结构、工具箱和基本流场求解器,专门面向研究船舶与海洋工程水动力学问题而开发的数值计算程序,它可以模拟三维波与物体相互作用等复杂问题,能够较精确的模拟波浪破碎、翻卷等复杂自由面演化过程。计算结果给出了三维溃坝波的演化过程,包括溃坝波和直立方...
作者:程萍; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2017年第01期
随着计算机技术和数值模拟方法的迅速发展,计算流体力学方法(CFD)成为对浮式风机性能进行分析研究的重要途径。naoe-FOAM-OS-SJTU是在原有CFD求解器naoe-FOAM-SJTU基础上,结合重叠网格技术开发的面向船舶与海洋工程新的CFD数值求解器。该文应用naoe-FOAM-OS-SJTU求解器对塔架对风机气动性能的影响进行数值分析。模型网格采用重叠网格技术进行处理,计算模型选用美国国家可再生能源实验室的大型风机NREL-5MW风机。对带塔架NREL-...
作者:蒋昌波; 邓涯; 陈杰; 邓斌; 刘静; 沈超 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2014年第06期
该文基于Open FOAM开源程序包建立波浪数值水槽,对孤立波在斜坡上的水动力特性进行模拟。运用实验数据验证了数学模型的精度和可靠性,进一步研究岸滩剖面变化的成因,并分析冲刷区不同位置泥沙颗粒所受水流冲量的变化规律,发现地形冲刷变化与水流的冲量作用为正相关,回落过程中水流冲量大于上爬过程,因而冲刷主要发生在回落过程。探讨淤积区泥沙颗粒的受力特征,发现由于水跃过程中漩涡作用,中层水流的泥沙颗粒出现向上受力,泥沙颗粒...
作者:吴建威; 尹崇宏; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2016年第02期
该文基于三种不同的CFD方法:多重坐标参考系法(MRF)、任意网格界面元法(AMI)和重叠网格方法(Overset)对某一四叶螺旋桨的敞水性能进行数值模拟和预报,并对螺旋桨周围的流场进行了分析。其中,对于任意网格界面元法(AMI)与多重坐标参考系法(MRF),分别采用开源CFD计算软件Open FOAM所提供的求解器pimple Dy MFoam与MRFSimple Foam进行计算;对于重叠网格方法(Overset),采用基于Open FOAM平台开发的具有重叠网格模块的船舶...
作者:赵文超; 万德成 期刊:《水动力学研究与进展A辑》 2014年第06期
该文采用滑移网格的方法,基于Open FOAM的瞬态求解器pimple Dy MFoam对OC4中的大型海上浮式风力机NREL 5MW叶片的气动性能进行了数值模拟。分别计算了不同风速(5 m/s、8 m/s和11 m/s)下风力机叶片的推力和扭矩,求得了叶片表面的极限流线分布、尾涡分布以及叶片表面不同截面处的压力系数分布。并将计算的结果与NREL的结果进行了对比分析,研究了不同风速下浮式风力机的受力及尾流场变化情况,可为今后大型海上风力机的设计与优化提...
印度最大的聚氨酯泡沫生产商Sheela Foam预计将投资10亿印度卢比(1350万美元),将在未来几年内建造两座新工厂,扩大生产规模。此举旨在控制在燃油价格飙升的推动下不断上涨的货运成本,以缩短交货时间,更加接近其不断增长的客户群.
作者:蒋坤; 向阳; 张波 期刊:《舰船科学技术》 2019年第07期
基于FOAM-X对聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫和玻璃棉3种多孔材料的吸声系数进行分析,研究了多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度、热效特征长度和粘滞特征长度对吸声性能的影响。以聚氨酯泡沫为例,在VA-ONE中进行隔声仿真,比较了3种多孔材料的吸声性能,并通过仿真值与实测值对比,验证FOAM-X对声学参数预测的可靠性。研究结果表明,多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度和粘滞特征长度对多孔材料的吸声性能具有显著影响,而热效特征长...
作者:王建华; 万德成 期刊:《中国舰船研究》 2019年第01期
[目的]船舶回转操纵运动能够反映出船舶的回转特性,与船舶的航行安全密切相关。[方法]为此,采用基于重叠网格技术的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对标准船模ONRT在波浪中自由回转操纵运动进行直接数值模拟。运用动态重叠网格技术求解船、桨、舵系统复杂运动,计算中,螺旋桨转速对应于静水中的船模自航点进行35°转舵,实现自由回转船舶操纵运动。通过全粘性流场的整体求解,给出波浪中自由回转操纵运动中船舶六自由度运动、螺旋桨和舵的水...
作者:许璐荣; 万德成 期刊:《中国舰船研究》 2018年第A01期
[目的]随着绿色船舶理念的兴起,船舶水动力节能技术逐渐成为研究的热点。为降低船舶航行中的能耗,[方法]采用上海交通大学万德成教授课题组自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,对毂帽鳍的水动力特性进行预报;为了更好地考察毂帽鳍与螺旋桨之间的相互影响,计算时分别考察毂帽鳍对桨叶、桨毂以及毂帽的影响。[结果]结果显示,桨毂和毂帽受毂帽鳍的影响较小,毂帽鳍可明显降低螺旋桨扭矩,但对推力的影响较小;进一步研究发现,雷诺数对毂帽鳍...
作者:夏可; 万德成 期刊:《海洋工程》 2018年第03期
利用基于开源平台Open FOAM自主开发的船舶与海洋工程水动力性能求解器naoe-FOAM-SJTU,数值模拟了近岛礁环境下规则波的演化特性以及带有系泊系统的浮式平台在相应波浪作用下的水动力性能。对于平台的水动力性能的研究发现,仿真结果与试验结果在平台自由衰减运动固有周期及RAO(response amplitude operator)方面吻合良好。对于波浪在近岛礁地形下的演化现象的研究,分析了波浪演化不对称性特性的成因,并分别给出了不同参数下波浪...
作者:王帝; 万德成 期刊:《中国造船》 2017年第A01期
为了研究单点系泊FPSO在波浪中的响应,论文使用了万德成教授课题组基于开源CFD计算软件 OpenFOAM开发的船舶海洋工程求解器naoe-FOAM-SJTU.论文首先使用了wave2foam进行空场造波,对于 参考文献的规则波进行了模拟.随后对单点系泊的FPSO进行了自由衰减的计算,与试验势流结果进行对比, 验证了方法的可行性.然后论文计算了单点系泊的FPSO在迎浪条件下时域运动情况,并分析了 FPSO锚链 受力情况.此后,论文改变了锚链布置位置,并就两种锚...
作者:庄园; 万德成 期刊:《应用数学和力学》 2016年第12期
应用数值模拟方法对FPSO船舶运动与LNG液舱晃荡耦合问题进行了研究.这种全耦合问题的研究基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程水动力CFD求解器——naoe-FOAM-SJ-Tu进行计算.液舱内部流场与外部流场同时求解.采用带有两个LNG液舱的FPSO船作为对象进行数值模拟,船舶放开3个自由度运动,并在90。浪向的规则波中进行模拟.液舱充水率为20%~20%,低于船外自由水面高度.这种低充水率的液舱会大大减少船舶的横摇运动,并且...